[发明专利]一种边坡三维滑裂面模型构建方法

说明书

本发明涉及建筑技术领域，特别是一种边坡三维滑裂面模型构建方法，包括以下步骤，步骤S101：边坡尺寸确定，对边坡设定坐标系，测得边坡的坡高、坡率参数；步骤S102：二维滑裂面构建，在滑入区域内设置滑入点，在滑出区域内设置滑出点，通过椭圆弧连接滑入点和滑出点，实现二维滑裂面的构建；步骤S103：三维滑裂面构建，将得到的二维椭圆在另一个坐标轴方向进行三维扩展，得到三维椭球滑裂面；步骤S104：控制参数确定，根据已知相应的控制参数的切确值或范围，确定出一个或一系列的三维椭球滑裂面。采用上述发明后，将边坡失稳破坏的滑裂面简化为三维椭球面，构建过程通俗易懂、简单，易于实现，能够极大地方便后续边坡临界滑裂面搜索研究。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是一种边坡三维滑裂面模型构建方法。

背景技术

我国地域宽广，地质构造丰富，自然条件复杂，存在着大量的天然边坡；同时随着交通、水利、矿山等工程建设的大力推进，造就了众多的工程边坡；边坡失稳产生了滑坡、泥石流、崩塌等灾害，给人类的生产和生活造成了严重的影响。因此，在工程中进行边坡稳定性分析研究十分重要且必要。

通常，边坡稳定性分析研究主要包括了两个方面的内容：一是计算，对确定的滑裂面边坡采用分析方法计算其稳定性安全系数；二是搜索，在所有可能的滑裂面中寻找出最小安全系数及其所对应的边坡临界滑裂面。其中，搜索研究中所指的“所有可能的滑裂面”即为进行滑裂面的构建。一般而言，边坡失稳破坏的滑裂面呈现的是三维形态，那么构建三维滑裂面才具有更深的研究意义。目前，针对三维形状滑裂面的构建研究，控制参数较多、难度较大，理论上具有较大的可行性，但实现难度比较大。

中国发明专利申请CN 105045977 A公开了一种研究抗滑桩位的三位边坡模型建立方法，对称布置两根抗滑桩，在抗滑桩桩顶中心部位加设一排预应力锚索，在中层滑面上布置4排锚索，短边为受力面，植入与实体抗滑桩耦合的二维无质量、无厚度的梁单元，并在桩土之间以及软弱层和潜在滑裂面层设置了三维Goodman接触单元，抗滑桩采用C25混凝土，在建立实体边坡及实体抗滑桩时，采用摩尔-库仑本构模型，一维桁架及植入式桁架均采用线弹性本构模型来模拟。此发明涉及的是三维边坡的抗滑桩位的模型建立，并没有涉及边坡三维滑裂面模型建立。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种简化且易于实现的边坡三维滑裂面模型构建方法。

为解决上述的技术问题，本发明的一种边坡三维滑裂面模型构建方法，包括以下步骤，

步骤S101：边坡尺寸确定，对边坡设定坐标系，测得边坡的坡高、坡率参数；

步骤S102：二维滑裂面构建，在滑入区域内设置滑入点，在滑出区域内设置滑出点，通过椭圆弧连接滑入点和滑出点，实现二维滑裂面的构建；

步骤S103：三维滑裂面构建，将得到的二维椭圆在另一个坐标轴方向进行三维扩展，得到三维椭球滑裂面；

步骤S104：控制参数确定，根据已知相应的控制参数的确切值或范围，确定出一个或一系列的三维椭球滑裂面；

所述步骤S102中滑入点为坡顶上B点，且B点坐标为B(x_b,z_b)；滑出点为坡脚处A点，且A点坐标为A(x_a,z_a)；边坡坡高为h，设置椭圆弧中心点为F点，且F点的坐标为F(x₀,z₀)；椭圆沿x轴和z轴的半轴长分别为R_a和R_c。

进一步的，所述椭圆弧通过A、B两点，故而两点坐标满足椭圆方程，即：

通过式(1)可得：